объединим в одно подразделение (компартмент) молодых и делящихся клеток, а четвертый и частично третий — во второй компартмент, содержащий зрелые и функционирующие клетки. Иными словами, произведем своеобразное укрупнение «фабрики» и «службы снабжения» белой крови.
В этом случае следует ожидать, что первый компартмент из-за резкого торможения процессов клеточного деления и интенсивной гибели клеток начнет опустошаться в ближайшее время после облучения, а число соответствующих зрелых функционирующих клеток уменьшится значительно позднее, когда их естественная убыль перестанет восполняться из-за опустошения предшествующих пулов. Легко понять, что это начинается спустя некоторое время, нужное для прохождения клетки от самых ранних стадий до выхода в функциональный пул. Количественные характеристики таких нарушений определяются кинетическими параметрами клеток конкретной системы обновления и дозой излучения.
На рис. 12 схематически показана кинетика событий, развивающихся теперь уже во всей «фабрике» и «службе снабжения». Клеточное опустошение костного мозга начинается тотчас после облучения и неуклонно продолжается до минимума, после чего у выживших особей постепенно происходит регенерация и восстановление исходного количества клеток (кривая 1). На характер изменений морфологического состава крови решающее влияние оказывает время жизни зрелых клеток или скорость их выбывания. Кривая 4 отражает короткую продолжительность жизни нейтрофильных гранулоцитов. Наиболее долго живущие (около 100 дней) эритроциты уменьшаются в числе значительно медленнее (кривая 6); даже при полном отсутствии продукции скорость спада их числа составляет всего около 1% в день. Промежуточный случай представлен тромбоцитами (кривая 5). Отсутствие порога у кривой 3, отражающей изменение числа лимфоцитов, связано с их крайне высокой радиочувствительностью, в результате чего, даже при небольших дозах, они погибают тотчас после облучения, причем не только в лимфоузлах — местах их образования, но и в периферической крови.
Рис. 12. Последовательность событий, происходящих в двух основных компартментах кроветворения после облучения: на «фабрике» — в костном мозге (А) и в «службе снабжения»— в периферической крови (Б). 1 — общее число клеток; 2 — лейкоциты; 3 — лимфоциты; 4 — нейтрофилы; 5 — тромбоциты; 6 — эритроциты.
Основная гибель животных при дозах, вызывающих костно-мозговой синдром, происходит в период между 7-м и 15-м днем после облучения. К этому времени количество зрелых функциональных клеток (прежде всего лейкоцитов и тромбоцитов) достигает минимума, а восполнение их из-за сильного повреждения «фабрики» недостаточно. Поэтому и основными причинами радиационной гибели при данном синдроме являются инфекция и кровоизлияния в жизненно важные органы.
Если фонд молодых предшественников на «фабрике» сохранен в большей степени (как это бывает при меньших дозах излучения), настолько, чтобы обеспечить временно поддержание минимального уровня функционирующих клеток крови, то вероятность выживания животных резко увеличивается. Запомним эту ситуацию, она потребуется нам для понимания стратегии противолучевой защиты и лечения лучевых поражений.
Рассмотренная схема дает лишь общее представление о кинетике клеточных популяций (цитокинетике) и ее изменениях в обоих компартментах кроветворения на основе механизмов саморегуляции, типичных для любой системы клеточного обновления. В зависимости от объекта и дозы излучения соответствующие параметры имеют свои количественные характеристики и некоторые качественные особенности.
Проиллюстрируем это кратко на примере двух дру-гих систем, ответственных за основные синдромы лучевого поражения организма. Когда говорят о кишечном синдроме, то при этом имеют в виду, что наиболее важные изменения после облучения у всех видов млекопитающих происходят в системе клеточного обновления слизистой тонкой кишки. Суть этих изменений состоит в клеточном опустошении ворсинок и крипт кишечника, кинетика которых аналогична рассмотренной для системы обновления костного мозга, отличаясь лишь количественными параметрами. Оказалось, что по сравнению с костным мозгом поражение кишечника мышей протер кает значительно быстрее и при существенно больших дозах. Причина этого состоит в более ускоренном прохождении клеток кишечника по пулам до полностью дифференцированного состояния и в большей радиорезистентности стволовых клеток кишечника по сравнению со стволовыми клетками костного мозга.
В результате клеточное опустошение крипт кишечника происходит уже через 1—2 дня, достигая нулевого показателя через 3—5 дней после облучения. К этому времени в среднем и гибнут животные при выраженных проявлениях поражения кишечника.
Реакция ЦНС на облучение принципиально отличается от костного мозга и кишечника отсутствием клеточных потерь. Это обусловлено тем, что зрелая нервная ткань представляет собой непролиферирующую клеточную систему, состоящую из высокодифференцированных клеток, замещение которых в течение всей жизни не происходит. Поэтому ЦНС можно рассматривать как крайний — стационарный — вариант системы клеточной обновления с вытекающими отсюда следствиями, характерными для лучевых реакций радиорезистентных неделящихся функциональных клеток. Так оно и есть на самом деле: гибель клеток, приводящая к церебральному синдрому, происходит, как упоминалось, при огромные дозах, порядка десятков крад (рис. 10).
Итак, нами рассмотрены основные радиационные синдромы и проанализирована цитокинетика поражений в критических системах клеточного обновления, из которых кроветворная система и кишечник являются типичными примерами радиочувствительных тканей сс свойственной им активностью процессов клеточного деления, а ЦНС — ярким примером непролиферирующих высокодифференцированных клеточных систем, являющихся поэтому радиорезистентными. Проведенный анализ позволяет оценить поражение клеточных популяций и прежде всего стволовых клеток критических систем как основную причину гибели организма после облучения в соответствующих дозах. Проблема стволовых клеток, как и вообще клеточных механизмов кроветворения, успешно разрабатывается профессором Иосифом Львовичем Чертковым. Ее радиационные аспекты исследуются Г. П. Груздевым и А. Г. Коноплянниковым.
Отвечая на вопрос, поставленный в начале главы, мы можем сказать, что исход поражения млекопитающих, как функцию дозы и времени после тотального облучения, определяют следующие кардинальные параметры клеточных популяций: относительная величина пула стволовых клеток, их радиочувствительность, темп деления клеток на фабрике и скорость утилизации зрелых элементов в здоровом и облученном организме. Из изложенного очевидно также, что можно поставить знак равенства между радиочувствительностью организма млекопитающих и радиочувствительностью костного мозга, ибо именно его глубокое поражение, возникающее при тотальном облучении, уже в минимальной абсолютно летальной дозе вполне достаточно для гибели организма. Поэтому, говоря о радиочувствительности организма, обычно имеют в виду диапазон доз, вызывающих гибель животного при явлениях костномозгового синдрома, т. е. до 1000 Р.
Мы познакомились с радиационными синдромами, возникающими при общем однократном облучении организма. Однако картина поражения существенно зависит от условий облучения, в частности от степени равномерности облучения разных сегментов тела. Закономерности проявления радиобиологических эффектов в зависимости от пространственного и временного распределения дозы являются предметом специальных исследований. С ними любознательный читатель может познакомиться в трудах И. Г. Акоева, Н. Г. Даренской и Г. М. Аветисова.
Для количественного изучения радиочувствительности организма пользуются кривыми доза — эффект, аналогичными тем, которыми описывают клеточную радиочувствительность. При построении такой кривой на оси абсцисс откладывают дозы излучениЯ| а на оси ординат — процент гибели, зарегистрированной за определенный срок